Question

2．小强用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等器材探究凸透镜成实像的规律．
（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上，点燃蜡烛后，发现无论怎样移动光屏，都找不到烛焰的像，其原因可能是蜡烛、凸透镜和光屏的中心不在同一高度．
（2）探究时，小强改变蜡烛位置，移动光屏找到清晰的像，记录了下表所示的数据．

实验次数	1	2	3	4	5	6	7
物距/cm	50	40	35	30	25	20	15
像距/cm	12.5	13.3	14	15	16.7	20	30

（3）由上表可知，凸透镜的焦距是10 cm．第3次实验中，在光屏上可得到缩小（选填“放大”或“缩小”）像．实验进行后蜡烛变短了，要使蜡烛的像仍在光屏中心，应将光屏向上（选填“上”或“下”）移动．
（4）如图所示，当光屏上出现烛焰清晰的像时，去掉光屏，眼睛在A处能（选填“能”或“不能”）看到像．

Answer 1

分析 （1）光屏上得不到烛焰像的情况有三种：①成的像是虚像，虚像是不会成在光屏上的；②成实像，但由于烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度上，虽然成的是实像，但光屏上显示不出来；③不成像，当物体位于焦点上，即u=f时，此时不成像，所以光屏上也得不到烛焰的像．
（3）当物距等于二倍焦距时，像距也等于二倍焦距，此时物距和像距相等，成倒立等大实像；根据通过光心的光线方向不变回答；
（4）实像是由实际光线会聚而成的，可以成在光屏上，也可以直接用眼睛观察．

解答 解：
（1）此时物体距透镜的距离有可能恰好为一倍焦距，此时物体不成像．所以光屏上没有清晰的像．
此时物体距透镜的距离有可能小于一倍焦距，物体成的是正立放大的虚像，由于虚像不是由实际光线会聚而成，所以光屏上也不会有清晰的像．
此时物体距透镜的距离大于一倍焦距，成实像，若蜡烛、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上，此时光屏上也不会有清晰的像．
故有以下三种可能：①光屏、烛焰的中心不在凸透镜的主光轴上；②物距小于透镜的一倍焦距；③蜡烛在透镜的焦点上．
（3）当物距等于二倍焦距时，像距也等于二倍焦距，此时物距和像距相等，成倒立等大实像．根据第6次实验数据，物距等于像距，所以20cm=2f，f=10cm；
第3次实验中，u=35cm＞2f，在光屏上可得到倒立缩小的实像；
实验进行后蜡烛变短了，要使蜡烛的像仍在光屏中心，根据通过光心的光线不变，应将光屏向上移动；
（4）当把光屏去掉后，实际光线会聚成实像后继续向前传播，进入人的眼睛，所以眼睛在A处能看到这个像．
故答案为：
（1）蜡烛、凸透镜和光屏的中心不在同一高度；
（3）10； 缩小；上；
（4）能．

点评 光屏上没有清晰的像，并不一定不成实像，有可能成的实像没有成在光屏上，要注意这个细节．所以为了防止出现这种现象，在实验时首先要调整三者的中心在同一高度上．凸透镜成像的三种情况和应用，以及凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像变小，在凸透镜成像习题中经常用到，一定要熟练掌握．